专利名称：芯片模组压力调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种芯片模组压力调节装置，尤指一种用于调节芯片模组与电 脑主板之间锡球所受压力的芯片模组压力调节装置。
背景技术：
在主板的设计制造中，主板上的芯片在承受冲击时的功能稳定性是主板结构设计 中的一个重要因素。通常，芯片通过锡球与主板连接。芯片上装设一辅助芯片散热的散热 装置。所述散热装置锁固于主板上。当主板受到冲击时，芯片上的锡球将承受由冲击产生 的应力。以前将芯片焊接于主板上所使用的锡球为含铅材料，在主机板承受冲击时，由于铅 元素良好的抗冲击性能，锡球并不容易断裂。然而，随着电子产业的发展，电子产品的安全 使用问题已成为重要议程。为了防止含铅锡球对环境的污染及对使用者人身健康的危害， 无铅锡球已经逐渐引入芯片的焊接过程中。但是，由于无铅锡球的脆性比较强，当主机板跌 落或受到冲击时，如果锡球上所受应力过大，容易发生断裂，影响主机板上芯片的信号传输 功能。通常，锡球能承受较大的压应力而不被损坏，而只能承受较小的拉应力。因此，锡球 承受的拉应力便成为影响锡球功能的主要因素。
实用新型内容鉴于以上内容，有必要提供一种可减小主板与芯片间的锡球所承受的拉应力的主 板。一种芯片模组压力调节装置，包括一主板、一通过若干锡球连接至主板一侧面的 芯片模组、及一装设于所述主板一侧面的散热装置，所述芯片模组压力调节装置还包括一 垫板，所述垫板设置于所述散热装置与芯片模组之间，并将所述芯片模组抵压于所述主板 与所述散热装置之间，所述主板上还装设一夹持件，所述夹持件装设于所述主板的另一侧 面，若干个可调节锡球与主板间压力的压力调节件将所述散热装置与所述夹持件固定在一 起。优选地，所述芯片模组包括一基板及一贴装于基板上的芯片，所述垫板具有一开 口及抵压部，所述芯片收容于所述开口内，所述抵压部抵压于所述基板上。优选地，所述开口形成于所述垫板中心，所述抵压部形成于所述开口四周。优选地，所述散热装置具有一贴附于芯片上的散热体，所述散热体延伸若干个第 一固定座，每一第一固定座上设有一供所述压力调节件穿设的螺孔。优选地，所述主板上设有若干通孔，所述散热装置设有若干螺孔，所述夹持件对应 所述主板的通孔及散热装置的螺孔设有若干固定孔，所述压力调节件分别穿过所述固定 孔、通孔、及螺孔将所述散热装置及夹持件锁固于所述主板上。优选地，所述散热装置的散热体同时抵压在所述垫板的抵压部上。优选地，所述压力调节件包括一头部及一自头部延伸形成的螺纹固定部，所述螺 纹固定部穿过所述夹持件的固定孔及主板的通孔与所述散热装置的螺孔配合。[0011]优选地，所述螺纹固定部旋入所述散热装置的螺孔内的长度与所述锡球高度的比 值大于0.5%且小于2.5%。优选地，所述螺纹固定部旋入所述散热装置的螺孔内的长度与所述基板与主板间 间距的比值大于0. 5%且小于2. 5%。相较于现有技术，本实用新型之芯片模组压力调节装置通过若干压力调节件将芯 片模组夹设于所述散热装置及夹持件之间，从而调节芯片与主板之间的锡球所受的压应力 以抵消主板受到冲击时所述芯片与主板之间的锡球受到的拉应力，降低锡球遭遇破坏的可 能性。
图1是本实用新型芯片模组压力调节装置的立体分解图。图2是本实用新型芯片模组压力调节装置的立体组装图。图3是图2中III的剖视图。图4是图3中IV的放大图。图5是对本实用新型芯片模组压力调节装置中锡球所受第一主应力进行模拟时 对主板所施加的加速度力的曲线图。图6是现有技术主板上锡球与芯片结合处及锡球与主板结合处所受第一主应力 的曲线图。图7是本实用新型芯片模组压力调节装置中锡球与芯片结合处及锡球与主板结 合处所受第一主应力的曲线图。主要元件符号说明
具体实施方式
请参阅图1及图3，本实用新型芯片模组压力调节装置包括一安装在一电脑机壳 10内的主板20、一芯片模组30、一散热装置50、一垫板60、一夹持件70、及若干个压力调节 件80。所述电脑机壳10具有一安装主板20的底板11。所述芯片模组30包括一基板31及一装设于基板31中部的芯片33。所述基板31 可通过若干个锡球35 (请参阅图4)连接至主板20—侧。所述主板20位于基板31四周设 置若干个通孔25。在一实施方式中，所述基板31为长方体形。所述散热装置50具有一可贴附于所述芯片33之上的散热体51。所述散热体51 四个角落处延伸四个呈发散状分布的固定座53。每一固定座53对应所述主板20上的通孔 25设置一个螺孔531。在一实施方式中，所述散热体51呈长方体形。所述垫板60的形状及大小与所述芯片模组30的基板31相当。所述垫板60中部 开设一用以收容所述芯片33的开口 61。所述开口 61的长度与宽度分别大于所述芯片模 组30的芯片33的长度与宽度，使所述芯片33可在组装时收容于所述开口 61内。所述垫 板60位于开口 61四周形成抵压部63。在一实施方式中，所述垫板60为呈长方体形。所述夹持件70可贴附于所述主板20与芯片模组30相对的另一侧。所述夹持件 70的四个角落处对应所述主板20上的通孔25及散热装置50的螺孔531设置一个固定孔 71。在一实施方式中，所述夹持件70呈长方体形。每一压力调节件80具有一头部81及一具有螺纹的螺纹固定部83。请参阅图2及图3，安装时，所述芯片模组30通过若干个锡球35连接于主板20的 第一侧面。所述芯片33收容于所述垫板60的开口 61内。所述垫板60的抵压部63抵压于所述芯片模组30的基板31上。所述散热装置50的散热体51抵压在所述芯片33及所 述垫板60的抵压部63上。所述散热装置50抵压于所述夹持件70贴附于所述主板20的 一相对所述第一侧面的第二侧面。所述散热装置50的螺孔531及夹持件70上的固定孔71 分别与主板20上的通孔25对准，所述压力调节件80的螺纹固定部83分别自所述夹持件 70 一侧穿过所述固定孔71及主板20的通孔25，并旋入所述散热装置50的螺孔531与之 锁合，从而将所述散热装置50及夹持件70与所述主板20固定在一起。所述主板20及芯 片模组30被夹持于所述散热装置50及夹持件70之间。然后，将所述装设有散热装置50 及夹持件70的主板20安装于电脑机壳10的底板11上。如此，所述主板20上的芯片模组 30即被支撑于所述散热装置50及夹持件70之间，从而减小了芯片模组30与主板20之间 的锡球35所受的第一主应力(拉应力)，降低锡球35遭遇破坏的可能性。当主板20未受冲击时，锡球35受到的压应力由所述压力调节件80决定。所述压 力调节件80可根据其螺纹固定部83旋入所述散热装置50的螺孔531的长度P与锡球35 的高度(基板31与主板20之间的距离)H的比值P/H来调节锡球35上所受到的压应力。 所述螺纹固定部83旋入所述散热装置50的螺孔531的长度P与锡球35的高度H的比值 越大，则锡球35受到的压应力也越大。当主板20受到外界冲击时，可通过所述压力调节件 80来调节锡球受到的压应力，以抵消外界冲击对锡球35带来的拉应力，从而降低锡球35遭 遇破坏的可能。主板未受冲击时，比值P/H与不同材料的锡球35受到的压应力的关系如下 表所示 请参阅图4至图7，通过一冲击仿真分析软件LS-DYNA对现有技术与本实用新型主板散热模组中的主板受到冲击时锡球所受第一主应力分别进行模拟。因受到冲击时，通 常锡球35与基板31结合处以及锡球35与主板20连接处受力较大，因此模拟过程针对锡 球35与基板31结合处的A点以及锡球35与主板20接合处的D点所受第一主应力进行模 拟。设定所述主板20受到冲击时的加速度力曲线如图5所示。由模拟结果可知，当P/H大 于0. 5%且小于2. 5%时，A点及D点所受到拉应力可有效地被所述压力调节件80施加于 锡球35上的压应力抵消，且所述压应力值在锡球35的承受能力之内，从而减小锡球35遭 遇破坏的可能。 图6及图7分别表示了现有技术与本实用新型主板散热模组中，锡球35的A点及 D点处的第一主应力分布状况，虚线表示锡球35的A点处的第一主应力分布状况，实线表示 锡球35的D点处的第一主应力分布状况。其中，当所述第一主应力为正值时，锡球35承受 拉应力；当所述第一主应力为负值时，锡球承受压应力。根据图6，现有技术的主板散热模 组中，锡球35的A点承受的第一主应力曲线完全为正值，D点承受的第一主应力曲线的后 半段以正值为主，且其最大值超过了 2兆帕，远大于A点承受的应力值。S卩，在主板受到冲 击的后期，锡球35的D点承受了较大的拉应力，容易造成锡球35的D点处断裂或破损。图 7是当P/H值取1 %时对锡球35的A点及D点处的第一主应力分布状况进行模拟所得的曲 线图。其中锡球35的A点及D点承受的第一主应力值完全为负值。即，在主板20受到冲 击的过程中，锡球35的A点及D点仅承受压应力，且所述压应力值在锡球35的承受能力之 内，可有效减小锡球35遇冲击时被破坏的状况。实际使用中，可根据外界冲击的大小调节 所述P/H值，从而调节锡球35上所受到的拉应力，以防止锡球35遭到破坏。
权利要求一种芯片模组压力调节装置，包括一主板、一通过若干锡球连接至主板的一第一侧面的芯片模组、及一装设于所述主板的第一侧面的散热装置，其特征在于所述芯片模组压力调节装置还包括一垫板，所述垫板设置于所述散热装置与芯片模组之间，并将所述芯片模组抵压于所述主板与所述散热装置之间，所述主板上还装设一夹持件，所述夹持件装设于所述主板的与第一侧面相对的一第二侧面，若干个用以调节锡球与主板间压力的压力调节件将所述散热装置与所述夹持件固定在一起。
2.如权利要求1所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述芯片模组包括一基 板及一贴装于基板上的芯片，所述垫板具有一开口及抵压部，所述芯片收容于所述开口内， 所述抵压部抵压于所述基板上。
3.如权利要求2所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述开口形成于所述垫 板中部，所述抵压部形成于所述开口四周。
4 如权利要求1所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述散热装置具有一贴 附于芯片上的散热体，所述散热体延伸若干个第一固定座，每一第一固定座上设有一供所 述压力调节件穿设的螺孔。
5.如权利要求4所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述主板上设有若干通 孔，所述散热装置设有若干螺孔，所述夹持件对应所述主板的通孔及散热装置的螺孔设有 若干固定孔，所述压力调节件分别穿过所述固定孔、通孔、及螺孔将所述散热装置及夹持件 锁固于所述主板上。
6.如权利要求4所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述散热装置的散热体 同时抵压在所述垫板的抵压部上。
7.如权利要求4所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述压力调节件包括一 头部及一自头部延伸形成的螺纹固定部，所述螺纹固定部穿过所述夹持件的固定孔及主板 的通孔与所述散热装置的螺孔配合。
8.如权利要求7所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述螺纹固定部旋入所 述散热装置的螺孔内的长度与所述锡球高度的比值大于0. 5%且小于2. 5%。
9.如权利要求7所述的芯片模组压力调节装置，其特征在于所述螺纹固定部旋入所 述散热装置的螺孔内的长度与所述基板与主板间间距的比值大于0. 5%且小于2. 5%。
专利摘要一种芯片模组压力调节装置，包括一主板、一通过若干锡球连接至主板一侧面的芯片模组、及一装设于所述主板一侧面的散热装置，所述芯片模组压力调节装置还包括一垫板，所述垫板设置于所述散热装置与芯片模组之间，并将所述芯片模组抵压于所述主板与所述散热装置之间，所述主板上还装设一夹持件，所述夹持件装设于所述主板的另一侧面，若干个可调节锡球与主板间压力的压力调节件将所述散热装置与所述夹持件固定在一起。本实用新型芯片模组压力调节装置通过若干压力调节件将芯片模组夹设于所述散热装置及夹持件之间，从而调节芯片与主板之间的锡球所受的压应力以抵消主板受到冲击时所述芯片与主板之间的锡球受到的拉应力，降低锡球遭遇破坏的可能性。
文档编号G06F1/18GK201628909SQ201020302010
公开日2010年11月10日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者吴政达 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司